اسپین الکترون

مایکل فارادی، یک دانشمند مشهور انگلیسی تبار نخستین کسی بود که در اواسط قرن نوزدهم میلادی به تأثیر میدان مغناطیسی روی پرتوهای نوری که از یک محیط مادی عبور می‌کنند مطلع گردید. تحقیقات فارادی در مورد تاثیرات میدان مغناطیسی بر ذرات ماده و نورهای گسیل شده از آن‌ها توسط دیگر فیزیکدان‌ها همچنان ادامه یافت تا اینکه تقریبا پنجاه سال پس از او یک فیزیکدان هلندی به نام پیتر زیمان با آزمایش‌هایی که در آزمایشگاه دانشگاه لایدن انجام داد با پدیده جالب و عجیبی در این مورد مواجه شد. در ادامه به مبحث اسپین الکترون می پردازیم. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع خدمات مانند: مطالعات ژئوفیزیک، اکتشاف آب ، مطالعات GPR ، مطالعات لرزه نگاری، آزمایش دانهول ،مطالعات لرزه نگاری ، مطالعات ژئوالکتریک ، سونداژ ، مطالعات الکترومغناطیس , مطالعات ژئوتکنيک ، آزمایشات درون چاهی ،‌ آزمایش مگنتومتری با شرکت آسیا ژئوفیزیک و ژئوتکنیکی تماس بگیرید.

اسپین الکترون

اگر مدلی را در نظر بگیریم که در آن زمین فقط یک نقطه مادی باشد، انتساب تکانه زاویه‌ای به آن بی‌معنی  و نا مفهوم خواهد بود، اما در مدل دیگری که زمین را با ابعاد محدودی در نظر می‌‌گیریم، وجود اندازه حرکت زاویه‌ای اسپینی نیز امکان پذیر نیست. هرگاه اگر این قضیه را در مورد مدل های اتمی ‌بوهر بکار ببریم، با این فرض که الکترون یک بار نقطه‌ای نبوده، بلکه یک کره کوچک فرض شده است، در این حالت الکترون علاوه بر اندازه حرکت زاویه‌ای مداری دارای اندازه حرکت و زاویه‌ای اسپینی نیز خواهد بود.

● تائید تجربی وجود اسپین الکترون:

از آن جا که کره مفروض باردار (یعنی همان الکترون) دارای حرکت است، هرگاه حرکت چرخشی آن معادل حلقه جریانی است که گشتاور مغناطیسی خاص خود را نیز دارا است. اگر واقعا چنین گشتاور مغناطیسیی وجود داشته باشد، باید با میدان برهمکنش داشته و انرژی برهمکنشی نظیر این گشتاور مغناطیسی  نیز وجود داشته باشد. این اثرها غیر از برهمکنش گشتاور مغناطیسی مداری با میدان مغناطیسی بیرونی است.
بنابراین باید جابجایی در ترازهای انرژی اتم ها و نیز در طول موج خطوط طیفی که از اتم ها گسیل می‌‌شود، ظاهر شود که مربوط به اسپین الکترون باشند. در طیف سنجهای دقیق چنین جابجائی‌هایی دیده میشود. این نوع آزمایش ها و نیز شواهد تجربی دیگر به خوبی نشان می‌‌دهند که الکترون ، تکانه زاویه‌ای و گشتاور مغناطیسی دارد که به حرکت آن بر مدار پیرامون هسته مربوط نبوده، بلکه به ذات ذره آن نیز مربوط است.

● ویژگی های اندازه حرکت زاویه‌ای اسپینی:

تکانه زاویه‌ای یا اندازه حرکت زاویه‌ای اسپینی الکترون را با  حرف S نشان می‌‌دهند. مثل اندازه حرکت زاویه‌ای مداری ، این کمیت نیز کوانتیده است. بنابراین در میدان های مغناطیسی ، S هر سمتی را اختیار نمی‌‌کند و فقط مجاز است در سمت های قرار گیرد که مولفه آن در امتداد میدان مغناطیسی (اگر میدان مغناطیسی در سوی z فرض شود) ، مضرب ۲/۱ از ћ باشند. یعنی:
تفاوت بارز مولفه های S_z با مولفه z انداه حرکت زاویه‌ای مداری آن ، در این است که اندازه حرکت زاویه‌ای مداری برخلاف S_z مضرب صحیحی از ћ می باشد.

● اسپین الکترون در مکانیک کوانتومی:

در مکانیک کوانتومی ‌که تابع موج های جانشین مدارهای بوهر می‌‌شود، ارائه تصویری از چرخش های الکترون غیر ممکن است. اگر توابع موج الکترون را مثل توده‌های ابری تصور کنیم که پیرامون هسته قرار گرفته‌ باشند، می‌‌توان تعداد بی‌شماری پیکان بسیار کوچک را نیز در نظر مجسم کرد که در داخل توده ابری پراکنده‌اند و همگی در یک راستا ، z+ یا z- ، امتداد دارند. البته آنچه گفته شد یک تصور کاملا خیالی است و امیدی به دیدن ساختار های اتمی ‌وجود ندارد. چون ابعاد آن هزاران مرتبه از طول موج های نور کوچکتر است. همچنین برهمکنش فوتون ها با اتم ، ساختاری را که دیدن آن مورد نظر است، بشدت تغییر می‌‌دهند.

● ساختار ریز:

شکافت های تراز انرژی در اثر گشتاور مغناطیسی اسپین الکترون در نبود میدان های خارجی را جفت شدگی اسپین های مدار می‌‌نامند. زیرا  اسپین الکترون با میدان مغناطیسی ناشی از اندازه حرکت زاویه‌ای مداری (حرکت الکترون پیرامون هسته) برهمکنش می‌‌کنند. در مکانیک کوانتومی ‌با استفاده از حل معادله شرودینگر مقدار این شکافتگی را می‌‌توان تعیین و مشخص نمود. شکافتگی‌هایی را که از این نوع برهمکنش مغناطیسی در خطوط طیف مربوط به اتمهای متفاوت ایجاد می‌‌شوند، در مجموع ساختار های ریز می‌‌گویند.
البته شکافتگی‌های به مراتب کوچکتر دیگری نیز وجود دارند که حاصل برهمکنش های گشتاور مغناطیسی هسته با تکانه های زاویه‌ای مداری و اسپین های الکترون هستند و ساختار فوق ریز نام دارد.

خدمات شرکت ژئوفیزیک مانند: مطالعات ژئوفیزیک ، اکتشاف آب ، مطالعات GPR ، مطالعات لرزه نگاری، آزمایش دانهول ،مطالعات ژئوالکتریک ، سونداژ ، مطالعات الکترومغناطیس ، مطالعات ژئوتکنيک ، آزمایشات درون چاهی ، مطالعات الکترومغناطیس آزمایش مگنتومتری

جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع خدمات مانند: مطالعات ژئوفیزیک ، اکتشاف آب ، مطالعات GPR ، مطالعات لرزه نگاری ، آزمایش دانهول ،مطالعات ژئوالکتریک ، سونداژ ، مطالعات الکترومغناطیس، آزمایش مگنتومتری با شرکت آسیا ژئوفیزیک و ژئوتکنیکی تماس بگیرید.

اینستاگرام آسیا ژئوفیزیک

مطالعات الکترومغناطیس – مطالعات ژئوالکتریک – مطالعات لرزه نگاری – مطالعات GPR ، سونداژ – مطالعات ژئوتکنيک – آزمایشات درون چاهی – مطالعات ژئوالکتریک – مطالعات GPR – اکتشاف آب – مطالعات ژئوتکنيک – مطالعات ژئوالکتریک – مطالعات GPR – مطالعات الکترومغناطیس – مطالعات ژئوفیزیک – مطالعات GPR – مطالعات ژئوالکتریک – مطالعات الکترومغناطیس -مطالعات ژئوتکنيک – مطالعات ژئوتکنيک- مطالعات ژئوتکنيک – مطالعات ژئوفیزیک- اکتشاف آب آزمایش مگنتومتری – آزمایش دانهول – آزمایشات درون چاهی